CN105174641A

CN105174641A - 一种化工ro浓水的处理工艺

Info

Publication number: CN105174641A
Application number: CN201510650955.6A
Authority: CN
Inventors: 吴华明; 凌明; 袁妤; 叶国祥
Original assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Current assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Priority date: 2015-10-10
Filing date: 2015-10-10
Publication date: 2015-12-23

Abstract

本发明涉及一种化工膜法中水回用后反渗透（RO）浓水的处理工艺，该工艺首先向RO浓水出水中投加石灰或氢氧化钠等在水溶液中呈碱性的物质，使浓水pH达到10~11.5左右，在机械加速澄清池内进行絮凝沉淀，以降低污水的硬度和脱除重金属与还原性金属离子。RO浓水经机械加速澄清池后出水直接进入臭氧反应池，最后臭氧池出水进入生物活性炭滤床装置，进一步去除RO浓水中的污染物和浊度，使得废水出水达到国家一级标准（CODcr≤60？mg/L）。本发明针对化工行业生产的废水经前段的生化、超滤、反渗透实现中水回用后产生的浓水做进一步处理以达到直接排放的目的，可提高企业污染治理能力，降低污染物排放总量，达到节能减排、清洁生产和可持续发展效果。

Description

一种化工RO浓水的处理工艺

技术领域

本发明涉及化工RO浓水处理技术，特别是涉及芳香烃类化工废水RO浓缩废水除硬及COD降解达标排放工艺。

背景技术

化工废水膜法中水回用后，反渗透浓水COD通常在200～300mg/L，且多为前段生化处理后残余的难生物降解有机物；浓水盐浓度在6,000～10,000mg/L，且废水中多含钙镁硬度以及还原性强的金属离子(如Fe²⁺,Mn²⁺)，有毒有害性高，废水处理难度大。

现有处理技术中，对于化工废水膜法中水回用后反渗透浓水(RO浓水)含盐高、难生物降解，处理方法除了直接排放至海洋等地(仅适用于沿海地区)和蒸发塘(适用于内陆，但占地面积大，防渗要求严格)外，其他如采用臭氧+双氧水强氧化剂在光催化作用下处理RO浓水、采用铁碳微电解之后加PAM絮凝处理或直接采用电吸附技术处理RO浓水，或直接采用多效蒸发处置(该方法处理成本高)。

以上技术多处于研究阶段，出水水质存在不稳定、处理工艺成本偏高或出水达不到直接排放要求等不足。

发明内容

针对现有的技术不足之处，本发明的目的在于克服上述现有工艺技术的缺陷，提供一种处理效果好，经济效益高的化工RO浓水处理工艺，经处理后的RO浓水能达到一级排放标准。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种化工RO浓水的处理工艺，包括如下步骤：

(1)向RO浓水中加入碱性物质，调节水体的pH值至10～11.5，软化水体并使得其中部分还原性金属离子絮凝成团并沉淀；

(2)将软化后的RO浓水通入机械加速澄清池进行沉淀除杂，除去水中的絮凝体、悬浮物质以及大颗粒物质；

(3)经过机械加速澄清池沉淀后的RO浓水进入臭氧池，通入臭氧将其中残余的难生物降解有机物分解成可生化性强的有机物，并除去部分COD；

(4)将臭氧池的出水排入生物活性炭滤床，经微生物与活性炭的共同作用完成RO浓水的最终处理即得达标废水。

本发明所述的碱性物质包括但并不局限于石灰、烧碱等物质，所投加的碱性物质的用量优选确保RO浓水pH值调节至10～11.5(以降低RO浓水硬度为目的)pH11是较为经济的点，11～11.5更优。

其中，步骤(1)所述的软化具体即：利用氢氧根与临时硬度的碳酸氢根反应生成碳酸盐沉淀，或直接使永久硬度(钙、镁离子)与氢氧根生成氢氧化物沉淀。该软化过程还能使部分还原性金属离子如Fe²⁺、Mn²⁺等生成沉淀物得到同步去除，使RO浓水中部分还原性金属离子(如Fe²⁺、Mn²⁺等还原性离子)絮凝成团并沉淀(再经后续机械加速澄清脱除)，确保后续工艺的处理效果。

本发明所述步骤(2)经机械加速澄清池可除去水中的絮凝体、悬浮物质以及大颗粒物质。所述的机械加速澄清池为通过机械搅拌将混凝、反应和沉淀设置于同一水池中进行废水综合处理的已知结构。所述的机械加速澄清池的电机转速为400～800r/min，搅拌叶轮线速度通常控制在0.5～2.5m/s，以达到絮状物及颗粒性悬浮物的高效去除。

本发明所述工艺，步骤(3)中臭氧通入量为10～100mg/L，即每升RO浓水中投加10～100mg的臭氧(提高残余污染物的可生化性并达到部分去除目的)，臭氧接触反应时间为0.5～2h，使难降解污染物充分分解。优选臭氧通入量为46～67mg/L，臭氧接触反应时间为0.75～2h。

本发明所述工艺，步骤(4)所述的生物活性炭滤床为活性炭滤床上培养附着了微生物菌的废水处理单元，综合了活性炭吸附和微生物的降解功能，其包括附着微生物的活性炭、曝气系统、反冲洗系统等，通常用于生活饮用水深度净化，具体结构为已知，本领域技术人员可选择合适的驯化后的微生物按常规方法吸附至活性炭后进一步制备所述的活性炭滤床。

其中，所述的微生物菌为活性炭滤床接种化工废水处理生物污泥(选用RO前生物处理的好氧活性污泥更佳；接种活性污泥量以达到活性炭滤床体积的5％为宜；驯化期宜控制活性炭滤池温度20-40℃，通常要根据前段来水确定是否需要降温；培养与驯化周期通常可在10-20天内完成)后经培养、驯化后获得，接种微生物在对拟处理废水中污染物的分解过程中优胜劣汰，并部分微生物为适应新的废水水质发生诱变并功能强化，在这一过程中重新生长和繁殖，最后逐渐形成新的微生物菌群，该新的微生物菌群对拟处理废水具有高效、专一等特点。在微生物驯化初期通常还需投加微生物营养药剂，如氮、磷和微量元素等。

在本发明中，所述生物活性炭滤床用于RO浓水深度处理，利用活性炭吸附和微生物的降解作用，同步去除RO浓水浊度，使废水经处理后达到国家一级排放标准。

本发明所述工艺，所述生物活性炭滤床填充高度为1500mm～3000mm，滤速为9～18m/h(通过活性炭吸附并生物降解污染物)，优选所述生物活性炭滤床填充高度为2000mm，滤速为10～14m/h。

本发明所述工艺可用于多种化工RO浓水的处理，优选石油炼化废水或芳烃加工废水已开展膜法中水回用后的浓水处理，或其他化工废水经膜法中水回用的RO浓水，适宜的RO浓水中COD含量为200～300mg/L，TDS6,000～10,000mg/L，处理效果更为突出。

本发明主要针对化工行业特别是芳香烃类废水膜法中水回用后RO浓水中含有残余难生物降解的有机物且高含盐量、多还原性强的金属离子等特征，提出以化学法、物理法以及生物法相结合处理的工艺。采用石灰或氢氧化钠等碱性物质以及机械加速澄清池将反渗透浓水软化，同时RO浓水中还原性强的金属离子通过絮凝沉淀去除，从而减少了贡献COD的还原性金属离子，降低了RO浓水的COD；然后利用臭氧将浓水中难降解的有机物进行氧化使其分子键断裂，分解成可生化的有机物并进一步降低浓水COD，最后通过生物活性炭滤床将残余有机物进行吸附并降解，从而使得RO反渗透浓水处理后达到一级排放标准，降低污染物排放总量。

本发明通过物理、化学处理工艺和生物处理技术的结合，通过先添加石灰或氢氧化钠等碱性物质调节RO浓水的pH值，软化RO浓水并除去其中金属离子，然后利用臭氧将难降解有机物分解为可生化性强的小分子有机物，同时增加了水中溶解氧含量，为活性炭床中微生物的生长提供有利条件，增强了生物活性炭床的吸附降解效果，保证了出水水质达标以及稳定性。本发明工艺具有运行成本低、运行效果稳定、操作方便简单、可实现自动操作。

附图说明

图1为本发明所述工艺的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案进一步说明。

反渗透装置工艺过程产生的RO浓水进入混合池或直接进入机械加速澄清池，在混合池或澄清池前向RO浓水添加石灰乳或氢氧化钠调节RO浓水的pH值至10～11.5。经过充分混合后，RO浓水中的部分金属离子在碱性条件下形成碳酸盐或M(OH)x等难溶性盐以及络合离子絮凝体沉淀。

通过机械加速澄清池的RO浓水进入臭氧氧化池。设置臭氧投加量为10～100mgO₃/LH₂O，臭氧接触反应时间为0.5～2h。在臭氧氧化池内，通过臭氧的强氧化性将RO浓水中的难生物降解的大分子有机物分解为小分子有机物，并去除部分COD。

臭氧氧化出水直接进入生物活性炭滤床。设置滤床的填充高度为1,500～3,000mm，滤速为9～18m/h。臭氧反应中部分臭氧分解成氧气，增加了水中溶解氧的含量，为活性炭床中微生物的生长提供了有利条件。RO浓水通过生物活性炭滤床出水COD达到一级排放标准。

上述的物化、生化处理过程中，具有工艺流程简单，处理时间短，可承受进水水质变化范围大等特点。

现以某石化企业为例说明本发明的处理效果。

以下实施例均已某石化企业废水为处理对象，该企业废水产量为,960m³/h，经过前端“生化+超滤+反渗透”处理后，产量为192m³/h的RO浓水接本发明处理工艺进一步处理，以期达到排放标准。

实施例1

如图1所示，本实施例所述的处理工艺，包括如下步骤：

(1)向混合池中的RO浓水中加入石灰乳液，调节RO浓水的pH值至11，软化RO浓水并使得RO浓水中部分金属离子絮凝成团并沉淀；其中，RO浓水的相关指标为：COD：220mg/L、pH10.5、TDS6,000，使RO浓水中的钙镁离子及部分金属离子(含还原性金属)在碱性条件下形成碳酸盐或M(OH)x等难溶性盐以及络合离子絮凝体沉淀。

(2)将软化后的RO浓水通入机械加速澄清池进行沉淀，除去水中的絮凝体、悬浮物质以及大颗粒物质；所述的机械加速澄清池电机转速为400～800r/min，叶轮线速度通常控制在0.5～2.5m/s(以达到絮状物及颗粒性悬浮物的高效去除)。

(3)经过机械加速澄清池沉淀后的RO浓水进入臭氧氧化池，通入臭氧将其中残余的难生物降解有机物分解成可生化性强的有机物，并除去部分COD；其中，臭氧投加量为50mg/L，即每升RO浓水中投加50mg的臭氧(提高残余污染物的可生化性并达到部分污染物去除目的)，臭氧接触反应时间为1h；

(4)将臭氧池的出水排入生物活性炭滤床，经微生物与活性炭的共同作用完成RO浓水的处理，后经排放池外排即可。其中，所述生物活性炭滤床填充高度为2,000mm，滤速为12m/h(通过活性炭吸附并生物降解污染物)。

RO浓水经本实施例所述工艺处理后各阶段RO浓水组成的实际数据如表1所示：

表1

实施例2

与实施例1相比，区别点仅在于：RO浓水加入石灰乳液调节pH值至11.2；臭氧投加量67mg/L，反应时间0.75h；生物活性炭滤床滤速为10m/h。

RO浓水经本实施例所述工艺处理后各阶段RO浓水COD降解情况如表2所示：

表2

实施例3

与实施例1相比，区别点仅在于：RO浓水加入石灰乳液调节pH值至11.5；臭氧投加量46mg/L，反应时间0.75h；生物活性炭滤床滤速为14m/h。RO浓水经本实施例所述工艺处理后各阶段RO浓水组成的实际数据如表3所示：

表3

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种化工RO浓水的处理工艺，包括如下步骤：

（1）向RO浓水中加入碱性物质，调节水体的pH值至10~11.5，软化水体并使得其中部分金属离子絮凝成团并沉淀；

（2）将软化后的RO浓水通入机械加速澄清池进行沉淀，除去水中的絮凝体、悬浮物质以及大颗粒物质；

（3）经过机械加速澄清池沉淀后的RO浓水进入臭氧池，通入臭氧将其中残余的难生物降解有机物分解成可生化性强的有机物，并除去部分COD；

（4）将臭氧池的出水排入生物活性炭滤床，经微生物与活性炭的共同作用完成RO浓水的污染物处理，即得达标废水。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的碱性物质为石灰或烧碱。

3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于：所述机械加速澄清池的电机转速为400~800r/min，叶轮线速度控制在0.5~2.5m/s。

4.根据权利要求1-3任一项所述的工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，臭氧通入量为10~100mg/L，臭氧接触反应时间为0.5~2h。

5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，臭氧通入量为46~67mg/L，臭氧接触反应时间为0.75~2h。

6.根据权利要求1-5任一项所述的工艺，其特征在于：所述的生物活性炭滤床为活性炭滤床上培养附着了微生物菌的废水处理单元。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：所述生物活性炭滤床填充高度为1500mm~3000mm，滤速为9~18m/h。

8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于：所述生物活性炭滤床填充高度为2000mm，滤速为10~14m/h。

9.根据权利要求7或8任一项所述的工艺，其特征在于：所述生物活性炭滤床的反应停留时间0.5~5h。

10.根据权利要求1-9任一项所述的工艺，其特征在于：所述的化工RO浓水中COD含量为200~300mg/L，TDS6,000~10,000mg/L。